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FAN7930C

器件型号:FAN7930C
器件类别:半导体    模拟混合信号IC   
厂商名称:Fairchild
厂商官网:
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器件描述

0。5 A POWER FACTOR CONTROLLER, 350 kHz SWITCHING FREQ-MAX, PDSO8

0。5 A 功率因数控制器, 350 kHz 开关 最大频率, PDSO8

参数
FAN7930C功能数量 1
FAN7930C端子数量 8
FAN7930C额定输入电压 14 V
FAN7930C最大限制输入电压 20 V
FAN7930C最小限制输入电压 9.5 V
FAN7930C最大工作温度 125 Cel
FAN7930C最小工作温度 -40 Cel
FAN7930C加工封装描述 MS-012AA, SOP-8
FAN7930C无铅 Yes
FAN7930C欧盟RoHS规范 Yes
FAN7930C状态 ACTIVE
FAN7930C包装形状 矩形的
FAN7930C包装尺寸 SMALL OUTLINE
FAN7930C表面贴装 Yes
FAN7930C端子形式 GULL WING
FAN7930C端子间距 1.27 mm
FAN7930C端子涂层 MATTE 锡
FAN7930C端子位置
FAN7930C包装材料 塑料/环氧树脂
FAN7930C温度等级 AUTOMOTIVE
FAN7930C控制模式 电压
FAN7930C控制技术 脉冲 宽度 MODULATION
FAN7930C最大输出电流 0.5000 A
FAN7930C模拟IC其它类型 功率因数控制器
FAN7930C额定调节电压 13 V
FAN7930C交换机配置 BOOST
FAN7930C最大开关频率 350 kHz

文档预览

FAN7930C器件文档内容

                                                                                         October 2010           FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

FAN7930C
Critical Conduction Mode PFC Controller

Features                                              Description

PFC-Ready Signal                                     The FAN7930C is an active power factor correction
Input Voltage Absent Detection                       (PFC) controller for boost PFC applications that operate
Maximum Switching Frequency Limitation               in critical conduction mode (CRM). It uses a voltage-
Internal Soft-Start and Startup without Overshoot    mode PWM that compares an internal ramp signal with
Internal Total Harmonic Distortion (THD) Optimizer   the error amplifier output to generate a MOSFET turn-off
Precise Adjustable Output Over-Voltage Protection    signal. Because the voltage-mode CRM PFC controller
Open-Feedback Protection and Disable Function        does not need rectified AC line voltage information, it
Zero-Current Detector (ZCD)                          saves the power loss of an input voltage sensing network
150s Internal Startup Timer                          necessary for a current-mode CRM PFC controller.
MOSFET Over-Current Protection (OCP)
Under-Voltage Lockout with 3.5V Hysteresis           FAN7930C provides over-voltage protection (OVP),
Low Startup and Operating Current                    open-feedback protection, over-current protection
Totem-Pole Output with High State Clamp              (OCP), input-voltage-absent detection, and under-
+500/-800mA Peak Gate Drive Current                  voltage lockout protection (UVLO). The PFC-ready pin
8-Pin SOP                                            can be used to trigger other power stages when PFC
                                                      output voltage reaches the proper level with hysteresis.
Applications                                          The FAN7930C can be disabled if the INV pin voltage is
                                                      lower than 0.45V and the operating current decreases to
Adapter                                              a very low level. Using a new variable on-time control
Ballast                                              method, THD is lower than the conventional CRM boost
LCD TV, CRT TV                                       PFC ICs.
SMPS
                                                      Related Resources

                                                      AN-8035 -- Design Consideration for Boundary
                                                      Conduction Mode PFC Using FAN7930

Ordering Information

Part Number         Operating               Top Mark  Package                             Packing
             Temperature Range                                                             Method
FAN7930CM                                  FAN7930C 8-Lead Small Outline Package (SOP)
FAN7930CMX         -40 to +125�C                                                              Rail
                                                                                         Tape & Reel

� 2010 Fairchild Semiconductor Corporation                                               www.fairchildsemi.com
FAN7930C � Rev. 1.0.0
Application Diagram                                                                     FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

                                               Figure 1. Typical Boost PFC Application

Internal Block Diagram

� 2010 Fairchild Semiconductor Corporation  Figure 2. Functional Block Diagram          www.fairchildsemi.com
FAN7930C � Rev. 1.0.0
                                                                               2
Pin Configuration                                                                                                              FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

                                            Figure 3. Pin Configuration (Top View)

Pin Definitions

Pin #  Name Description
   1
   2   INV             This pin is the inverting input of the error amplifier. The output voltage of the boost PFC converter
   3                   should be resistively divided to 2.5V.
   4
   5   RDY             This pin is used to detect PFC output voltage reaching a pre-determined value. When output
   6                   voltage reaches 89% of rated output voltage, this pin is pulled HIGH, which is an (open-drain)
   7                   output type.
   8
       COMP            This pin is the output of the transconductance error amplifier. Components for the output voltage
                       compensation should be connected between this pin and GND.

                This pin is the input of the over-current protection comparator. The MOSFET current is sensed
       CS using a sensing resistor and the resulting voltage is applied to this pin. An internal RC filter is

                included to filter switching noise.

       ZCD             This pin is the input of the zero-current detection block. If the voltage of this pin goes higher than
                       1.5V, then goes lower than 1.4V, the MOSFET is turned on.

       GND             This pin is used for the ground potential of all the pins. For proper operation, the signal ground
                       and the power ground should be separated.

       OUT             This pin is the gate drive output. The peak sourcing and sinking current levels are +500mA and
                       -800mA, respectively. For proper operation, the stray inductance in the gate driving path must be
                       minimized.

       VCC This is the IC supply pin. IC current and MOSFET drive current are supplied using this pin.

� 2010 Fairchild Semiconductor Corporation                                          www.fairchildsemi.com

FAN7930C � Rev. 1.0.0                       3
Absolute Maximum Ratings                                                                                              FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

Stresses exceeding the absolute maximum ratings may damage the device. The device may not function or be
operable above the recommended operating conditions and stressing the parts to these levels is not recommended.
In addition, extended exposure to stresses above the recommended operating conditions may affect device reliability.
The absolute maximum ratings are stress ratings only.

Symbol                                      Parameter                          Min.      Max.  Unit

  VCC     Supply Voltage                                                                 VZ    V
IOH, IOL  Peak Drive Output Current
ICLAMP    Driver Output Clamping Diodes VO>VCC or VO<-0.3V                     -800      +500  mA

                                                                               -10       +10   mA

IDET Detector Clamping Diodes                                                  -10       +10   mA

VIN       Error Amplifier Input, Output, ZCD and RDY Pin(1)                    -0.3      8.0   V

          CS Input Voltage(2)                                                  -10.0     6.0

TJ        Operating Junction Temperature                                                 +150  �C

TA        Operating Temperature Range                                          -40       +125  �C

TSTG Storage Temperature Range                                                 -65       +150  �C

ESD       Electrostatic Discharge Human Body Model, JESD22-A114                          2.5
                                                                                                         kV
          Capability                        Charged Device Model, JESD22-C101
                                                                                         2.0

Notes:
1. When this pin is supplied by external power sources by accident, its maximum allowable current is 50mA.
2. In case of DC input, acceptable input range is -0.3V~6V: within 100ns -10V~6V is acceptable, but electrical

      specifications are not guaranteed during such a short time.

Thermal Impedance

Symbol                                      Parameter                          Min.      Max.  Unit
                                                                                               �C/W
JA Thermal Resistance, Junction-to-Ambient(3)                                  150

Note:
3. Regarding the test environment and PCB type, please refer to JESD51-2 and JESD51-10.

� 2010 Fairchild Semiconductor Corporation                                                     www.fairchildsemi.com

FAN7930C � Rev. 1.0.0                                  4
Electrical Characteristics                                                                                FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

VCC = 14V, TA = -40�C~+125�C, unless otherwise specified.

Symbol                   Parameter              Conditions            Min.   Typ. Max. Units
                                                                        11
VCC Section                                                            7.5
                                                                       3.0
VSTART Start Threshold Voltage                  VCC Increasing          20   12     13     V
                                                VCC Decreasing          13
VSTOP Stop Threshold Voltage                                                 8.5    9.5    V
                                                ICC=20mA                90
HYUVLO UVLO Hysteresis                                                2.465  3.5    4.0    V

VZ           Zener Voltage                                             -0.5  22     24     V

VOP          Recommended Operating Range                               6.0          20     V
                                                                       0.9
Supply Current Section                                                  90
                                                                      35.5
ISTART Startup Supply Current                   VCC=VSTART-0.2V       11.2   120    190    �A
                                                Output Not Switching
IOP          Operating Supply Current           50kHZ, CI=1nF          0.7   1.5    3.0    mA
                                                VINV=0V                -1.0
IDOP         Dynamic Operating Supply Current                                2.5    4.0    mA

IOPDIS Operating Current at Disable                                          160    230    �A

Error Amplifier Section

VREF1        Voltage Feedback Input Threshold1 TA=25�C                       2.500  2.535    V
VREF1                                                                         0.1   10.0    mV
VREF2        Line Regulation                    VCC=14V~20V                    20           mV
             Temperature Stability of VREF1(4)                                       0.5    �A
                                                                              -12           �A
IEA,BS       Input Bias Current                 VINV=1V~4V                     12    7.0    �A
                                                                              6.5    1.1     V
IEAS,SR Output Source Current                   VINV=VREF -0.1V               1.0    140     V
                                                                              115          �mho
IEAS,SK Output Sink Current                     VINV=VREF +0.1V

VEAH         Output Upper Clamp Voltage         VINV=1V, VCS=0V

VEAZ         Zero-Duty Cycle Output Voltage
gm          Transconductance(4)

Maximum On-Time Section

tON,MAX1     Maximum On-Time Programming 1 TA=25�C, VZCD=1V                  41.5   47.5   �s
tON,MAX2
             Maximum On-Time Programming 2      TA=25�C,                     13.0   14.8   �s
                                                IZCD=0.469mA

Current-Sense Section

VCS          Current-Sense Input Threshold                                   0.8    0.9    V
             Voltage Limit

ICS,BS       Input Bias Current                 VCS=0V~1V                    -0.1   1.0    �A
tCS,D        Current-Sense Delay to Output(4)
                                                dV/dt=1V/100ns,              350    500    ns
                                                from 0V to 5V

                                                                      Continued on the following page...

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FAN7930C � Rev. 1.0.0                           5
Electrical Characteristics                                                                                  FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

VCC = 14V, TA = -40�C~+125�C, unless otherwise specified.

Symbol                 Parameter                     Conditions  Min. Typ. Max.                      Units

Zero-Current Detect Section                                                                             V
                                                                                                        V
VZCD    Input Voltage Threshold(4)                              1.35                  1.50   1.65      V
HYZCD    Detect Hysteresis(4)                                    0.05                  0.10   0.15      V
                                                                 5.5                    6.2    7.5     �A
VCLAMPH Input High Clamp Voltage            IDET=3mA                                   0.65   1.00    mA
                                            IDET= -3mA             0                    -0.1   1.0    mA
VCLAMPL Input Low Clamp Voltage             VZCD=1V~5V           -1.0                                  ns
                                            TA=25�C                                    11.0     -4
IZCD,BS  Input Bias Current                 TA=25�C              100                    1.0     10      V
IZCD,SR  Source Current Capability(4)       dV/dt=-1V/100ns,                             50    200      V
IZCD,SK  Sink Current Capability(4)         from 5V to 0V                                50            ns
                                                                                       13.0   12.8     ns
tZCD,D   Maximum Delay From ZCD to Output                                                      2.5      V
         Turn-On(4)                                                                     150    100      V
                                                                                        300    100
Output Section                                                                                14.5     �s
                                                                                         2      1     kHz
VOH Output Voltage High                     IO=-100mA, TA=25�C   9.2                    320
                                                                 11.5                          300    mA
VOL      Output Voltage Low                 IO=200mA, TA=25�C                            5     350    mV
tRISE    Rising Time(4)                     CIN=1nF                                                    �A
tFALL    Falling Time(4)                    CIN=1nF                                    2.240    4
                                                                                       0.189   500     ms
VO,MAX Maximum Output Voltage               VCC=20V, IO=100�A
                                                                                       2.675    1       V
VO,UVLO Output Voltage with UVLO Activated  VCC=5V, IO=100�A                           0.175            V
                                                                                       0.45     7
Restart / Maximum Switching Frequency Limit Section                                    0.10             V
                                                                                        140   2.314     V
tRST Restart Timer Delay                                                        50                      V
                                                                                         60   2.730     V
fMAX Maximum Switching Frequency(4)                              250                          0.230    �C
                                                                                              0.50     �C
RDY Pin                                                                                       0.15
                                                                                               155
  IRDY,SK Output Sink Current                                                       1
VRDY,SAT Output Saturation Voltage          IRDY,SK=2mA
  IRDY,LK Output Leakage Current            Output High Impedance
Soft-Start Timer Section
                                                                                    3
    tSS Internal Soft-Soft(4)
UVLO Section

   VRDY Output Ready Voltage                                     2.166
  HYRDY Output Ready Hysteresis
Protections

VOVP OVP Threshold Voltage                  TA=25�C              2.620

HYOVP OVP Hysteresis                        TA=25�C              0.120

VEN Enable Threshold Voltage                                     0.40

HYEN     Enable Hysteresis                                       0.050
TSD     Thermal Shutdown Temperature(4)                          125
THYS     Hysteresis Temperature of TSD(4)

Note:
4. These parameters, although guaranteed by design, are not production tested.

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Comparison of FAN7530 and FAN7930C                                                                                 FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

Function               FAN7530              FAN7930C        FAN7930C Advantages

                                                             No External Circuit for PFC Output UVLO

PFC Ready Pin          None                 Integrated       Reduce Power Loss and BOM Cost Caused by

                                                                  PFC Out UVLO Circuit

                                                             Versatile Open-Drain Pin

                                                             Abnormal CCM Operation Prohibited

Frequency Limit        None                 Integrated       Abnormal Inductor Current Accumulation can be

                                                                  Prohibited

                                                             Increase System Reliability by testing for input

VIN-Absent Detection   None                 Integrated            supply voltage

                                                             Guarantee Stable Operation at Short Electric

                                                            Power Failure

Soft-Start and                                               Reduce Voltage and Current Stress at Startup
   Overshoot
  Prevention            None                Integrated       Eliminate Audible Noise due to Unwanted OVP
                       External
THD Optimizer                                               Triggering
                        None
      TSD                                   Internal         No External Resistor is Needed

                                            140�C with 60�C  Stable and Reliable TSD Operation

                                            Hysteresis       Converter Temperature Range Limited Range

Comparison between FAN7930 and FAN7930C

   Function            FAN7930              FAN7930C                           FAN7930C Remark
RDY Threshold            2.240V                2.240V
                         0.600V                0.189V        If PFC rated output voltage is assumed 390V:
RDY Hysteresis            None
Control Range                                Integrated           FAN7930: VRDY_HIGH trigger voltage = 349V
Compensation                                                                      VRDY_LOW trigger voltage = 256V

                                                                  FAN7930C: VRDY_HIGH trigger voltage = 349V
                                                                                  VRDY_LOW trigger voltage = 320V

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Typical Performance Characteristics                                                                     FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

Figure 4. Voltage Feedback Input Threshold 1 (VREF1) Figure 5. Start Threshold Voltage (VSTART) vs. TA
                                     vs. TA

Figure 6. Stop Threshold Voltage (VSTOP) vs. TA     Figure 7. Startup Supply Current (ISTART) vs. TA

Figure 8. Operating Supply Current (IOP) vs. TA Figure 9. Output Upper Clamp Voltage (VEAH) vs. TA

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Typical Performance Characteristics                                                                       FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

Figure 10. Zero Duty Cycle Output Voltage (VEAZ)     Figure 11. Maximum On-Time Program 1 (tON,MAX1)
                                 vs. TA                                                vs. TA

Figure 12. Maximum On-Time Program 2 (tON,MAX2)      Figure 13. Current-Sense Input Threshold Voltage
                                  vs. TA                                       Limit (VCS) vs. TA

Figure 14. Input High Clamp Voltage (VCLAMPH) vs. TA Figure 15. Input Low Clamp Voltage (VCLAMPL) vs. TA

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Typical Performance Characteristics                                                                  FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

Figure 16. Output Voltage High (VOH) vs. TA          Figure 17. Output Voltage Low (VOL) vs. TA

Figure 18. Restart Timer Delay (tRST) vs. TA         Figure 19. Output Ready Voltage (VRDY) vs. TA

Figure 20. Output Saturation Voltage (VRDY,SAT)      Figure 21. OVP Threshold Voltage (VOVP) vs. TA
                                vs. TA

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Applications Information                                                                                                  FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

1. Startup: Normally, supply voltage (VCC) of a PFC
block is fed from the additional power supply, which can
be called standby power. Without this standby power,
auxiliary winding for zero current detection can be used
as a supply source. Once the supply voltage of the PFC
block exceeds 12V, internal operation is enabled until
the voltage drops to 8.5V. If VCC exceeds VZ, 20mA
current is sinking from VCC.

                                                                Figure 23. Circuit Around INV Pin

                  Figure 22. Startup Circuit                             Figure 24. Timing Chart for INV Block

2. INV Block: Scaled-down voltage from the output is            3. RDY Output: When the INV voltage is higher than
the input for the INV pin. Many functions are embedded          2.24V, RDY output is triggered HIGH and lasts until the
based on the INV pin: transconductance amplifier,               INV voltage is lower than 2.051V. When input AC
output OVP comparator, disable comparator, and output           voltage is quite high, for example 240VAC, PFC output
UVLO comparator.                                                voltage is always higher than RDY threshold, regardless
                                                                of boost converter operation. In this case, the INV
For the output voltage control, a transconductance              voltage is already higher than 2.24V before PFC VCC
amplifier is used instead of the conventional voltage           touches VSTART; however, RDY output is not triggered to
amplifier. The transconductance amplifier (voltage-             HIGH until VCC touches VSTART. After boost converter
controlled current source) aids the implementation of the       operation stops, RDY is not pulled LOW because the
OVP and disable functions. The output current of the            INV voltage is higher than the RDY threshold. When VCC
amplifier changes according to the voltage difference of        of the PFC drops below 5V, RDY is pulled LOW even
the inverting and non-inverting input of the amplifier. To      though PFC output voltage is higher than threshold. The
cancel down the line input voltage effect on power factor       RDY pin output is open drain, so needs an external pull-
correction, the effective control response of the PFC           up resistor to supply the proper power source. The RDY
block should be slower than the line frequency and this         pin output remains floating until VCC is higher than 2V.
conflicts with the transient response of controller. Two-
pole one-zero type compensation may be used to meet
both requirements.

The OVP comparator shuts down the output drive block
when the voltage of the INV pin is higher than 2.675V
and there is 0.175V hysteresis. The disable comparator
disables operation when the voltage of the inverting
input is lower than 0.35V and there is 100mV hysteresis.
An external small-signal MOSFET can be used to
disable the IC, as shown in Figure 23. The IC operating
current decreases to reduce power consumption if the
IC is disabled. Error! Reference source not found. is
the timing chart of the internal circuit near the INV pin
when rated PFC output voltage is 390VDC and VCC
supply voltage is 15V.

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                                                               (see Equation 1). Positive voltage is induced (see          FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller
                                                               Equation 2) when the power switch turns off.

                                                               VAUX  =  -  TAUX    VAC           (1)
                                                                           TIND

                                                                        TAUX
                                                                        TIND
                                                               ( ) VAUX=      
                                                                                 VPFCOUT  - VAC  (2)

                                                               where:
                                                               VAUX is the auxiliary winding voltage;
                                                               TIND is boost inductor turns;
                                                               TIND auxiliary winding turns;
                                                               VAC is input voltage for PFC converter; and
                                                               VOUT_PFC is output voltage from the PFC converter.

Figure 25. Two Cases of RDY Triggered HIGH

                                                                               Figure 27. Circuit Near ZCD

                                                               Because auxiliary winding voltage can swing from
                                                               negative to positive voltage, the internal block in ZCD
                                                               pin has both positive and negative voltage clamping
                                                               circuits. When the auxiliary voltage is negative, internal
                                                               circuit clamps the negative voltage at the ZCD pin
                                                               around 0.65V by sourcing current to the serial resistor
                                                               between the ZCD pin and the auxiliary winding. When
                                                               the auxiliary voltage is higher than 6.5V, current is
                                                               sinked through a resistor from the auxiliary winding to
                                                               the ZCD pin.

    Figure 26. Two Cases of RDY Triggered LOW                         Figure 28. Auxiliary Voltage Depends on
                                                                                                MOSFET Switching
4. Zero-Current Detection: Zero-current detection
(ZCD) generates the turn-on signal of the MOSFET               The auxiliary winding voltage is used to check the boost
when the boost inductor current reaches zero using an          inductor current zero instance. When boost inductor
auxiliary winding coupled with the inductor. When the          current becomes zero, there is a resonance between
power switch turns on, negative voltage is induced at the      boost inductor and all capacitors at the MOSFET drain
auxiliary winding due to the opposite winding direction        pin: including COSS of the MOSFET; an external
                                                               capacitor at the D-S pin to reduce the voltage rising and
                                                               falling slope of the MOSFET; a parasitic capacitor at
                                                               inductor; and so on to improve performance. Resonated
                                                               voltage is reflected to the auxiliary winding and can be
                                                               used for detecting zero current of boost inductor and

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FAN7930C � Rev. 1.0.0                                      12
valley position of MOSFET voltage stress. For valley           current is reset to zero at the next switch on; inductor                     FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller
detection, a minor delay by the resistor and capacitor is      current builds up at every switching cycle and can be
needed. A capacitor increases the noise immunity at the        raised to very high current that exceeds the current
ZCD pin. If ZCD voltage is higher than 1.5V, an internal       rating of the power switch or diode. This can seriously
ZCD comparator output becomes HIGH and LOW when                damage the power switch and result in burn down. To
the ZCD goes below 1.4V. At the falling edge of                avoid this, maximum switching frequency limitation is
comparator output, internal logic turns on the MOSFET.         embedded. If ZCD signal is applied again within 3.3s
                                                               after the previous rising edge of gate signal, this signal
                                                               is ignored internally and FAN7930C waits for another
                                                               ZCD signal. This slightly degrades the power factor
                                                               performance at light load and high input voltage.

                                                                                       Figure 31. Maximum Switching Frequency
                                                                                                                     Limit Operation

                                                                                 5. Control: The scaled output is compared with the
                                                                                 internal reference voltage and sinking or sourcing
                                                                                 current is generated from the COMP pin by the
                                                                                 transconductance amplifier. The error amplifier output is
                                                                                 compared with the internal sawtooth waveform to give
                                                                                 proper turn-on time based on the controller.

        Figure 29. Auxiliary Voltage Threshold

When no ZCD signal is available, the PFC controller
cannot turn on the MOSFET, so the controller checks
every switching off time and forces MOSFET turn on
when the off time is longer than 150s. This is called the
restart timer, which triggers MOSFET turn-on at startup
and may be used at the input voltage zero-cross period.

                  150 s                                                          Figure 32. Control Circuit

           Figure 30. Restart Timer at Startup                 Unlike a conventional voltage-mode PWM controller,
Because the MOSFET turn-on depends on the ZCD                  FAN7930C turns on the MOSFET at the falling edge of
input, switching frequency may increase to higher than         ZCD signal. On-instance is determined by the external
several megahertz due to the miss-triggering or noise          signal and the turn-on time lasts until the error amplifier
on the nearby ZCD pin. If the switching frequency is           output (VCOMP) and sawtooth waveform meet. When
higher than needed for critical conduction mode (CRM),         load is heavy, output voltage decreases, scaled output
operation mode shifts to continuous conduction mode            decreases, COMP voltage increases to compensate low
(CCM). In CCM, unlike CRM where the boost inductor             output, turn-on time lengthens to give more inductor
                                                               turn-on time, and increased inductor current raises the
                                                               output voltage. This is how PFC negative feedback
                                                               controller regulates output.

                                                               The maximum of VCOMP is limited to 6.5V, which dictates
                                                               the maximum turn-on time, and switching stops when
                                                               VCOMP is lower than 1.0V.

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                                                               6. Soft-Start: When VCC reaches VSTART, the internal        FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller
                                                               reference voltage is increased like a stair step for 5ms.
                                                               As a result, VCOMP is also raised gradually and MOSFET
                                                               turn-on time increases smoothly. This reduces voltage
                                                               and current stress on the power switch during startup.

                       0.155 V / s

        Figure 33. Turn-On Time Determination

The roles of PFC controller are regulating output voltage
and input current shaping to increase power factor. Duty
control based on the output voltage should be fast
enough to compensate output voltage dip or overshoot.
For the power factor, however, the control loop must not
react to the fluctuating AC input voltage. These two
requirements conflict; therefore, when designing a
feedback loop, the feedback loop should be least 10
times slower than AC line frequency. That slow
response is made by C1 at compensator. R1 makes
gain boost around operation region and C2 attenuates
gain at higher frequency. Boost gain by R1 helps raise
the response time and improves phase margin.

         Figure 34. Compensators Gain Curve                                  Figure 36. Soft-Start Sequence
For the transconductance error amplifier side, gain
changes based on differential input. When the error is         7. Startup without Overshoot: Feedback control speed
large, gain is large to make the output dip or peak to         of PFC is quite slow. Due to the slow response, there is
suppress quickly. When the error is small, low gain is         a gap between output voltage and feedback control.
used to improve power factor performance.                      That is why over-voltage protection (OVP) is critical at
                                                               the PFC controller and voltage dip caused by fast load
            250 mho                                            changes from light to heavy is diminished by a bulk
                                                               capacitor. OVP is easily triggered at startup phase.
                    115 mho                                    Operation on and off by OVP at startup may cause
                                                               audible noise and can increase voltage stress at startup,
                                                               which is normally higher than in normal operation. This
                                                               operation is better when soft-start time is very long.
                                                               However, too much startup time enlarges the output
                                                               voltage building time at light load. FAN7930C has
                                                               overshoot avoidance at startup. During startup, the
                                                               feedback loop is controlled by an internal proportional
                                                               gain controller and, when the output voltage reaches the
                                                               rated value, it switches to an external compensator after
                                                               a transition time of 30ms. This internal proportional gain
                                                               controller eliminates overshoot at startup and an
                                                               external conventional compensator takes over
                                                               successfully afterward.

Figure 35. Gain Characteristic

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   Figure 37. Startup Control without Overshoot                  Figure 39. Input and Output Current Near Input          FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller
                                                                                            Voltage Peak Zero Cross
8. THD Optimization: Total Harmonic Distortion (THD)
is the factor that dictates how closely input current          To improve this, lengthened turn-on time near the zero
shape matches sinusoidal form. The turn-on time of the         cross region is a well-known technique, though the
PFC controller is almost constant over one AC line             method may vary and may be proprietary. FAN7930C
period due to the extremely low feedback control               optimizes this by sourcing current through the ZCD pin.
response. The turn-off time is determined by the current       Auxiliary winding voltage becomes negative when the
decrease slope of the boost inductor made by the input         MOSFET turns on and is proportional to input voltage.
voltage and output voltage. Once inductor current              The negative clamping circuit of ZCD outputs the
becomes zero, resonance between COSS and the boost             current to maintain the ZCD voltage at a fixed value.
inductor makes oscillating waveforms at the drain pin          The sourcing current from the ZCD is directly
and auxiliary winding. By checking the auxiliary winding       proportional to the input voltage. Some portion of this
voltage through the ZCD pin, the controller can check          current is applied to the internal sawtooth generator,
the zero current of boost inductor. At the same time, a        together with a fixed-current source. Theoretically, the
minor delay is inserted to determine the valley position       fixed-current source and the capacitor at sawtooth
of drain voltage. The input and output voltage difference      generator determine the maximum turn-on time when no
is at its maximum at the zero cross point of AC input          current is sourcing at ZCD clamp circuit and available
voltage. The current decrease slope is steep near the          turn-on time gets shorter proportional to the ZCD
zero cross region and more negative inductor current           sourcing current.
flows during a drain voltage valley detection time. Such
a negative inductor current cancels down the positive
current flows and input current becomes zero, called
"zero-cross distortion" in PFC.

Figure 38. Input and Output Current Near Input                 Figure 40. Circuit of THD Optimizer
                        Voltage Peak
                                                                                                                             www.fairchildsemi.com
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           Figure 41. Effect of THD Optimizer                 suddenly interrupted during two or three AC line             FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller
                                                              periods; VCC is still live during that time, but output
By THD optimizer, turn-on time over one AC line period        voltage drops because there is no input power source.
is proportionally changed, depending on input voltage.        Consequently, the control loop tries to compensate for
Near zero cross, lengthened turn-on time improves THD         the output voltage drop and VCOMP reaches its
performance.                                                  maximum. This lasts until AC input voltage is live again.
                                                              When AC input voltage is live again, high VCOMP allows
9. VIN Absent Detection: To save power loss caused by         high switching current and more stress is put on the
input voltage sensing resistors and to optimize THD, the      MOSFET and diode. To protect against this, FAN7930C
FAN7930C omits AC input voltage detection. Therefore,         checks if the input AC voltage exists. If input does not
no information about AC input is available from the           exist, soft-start is reset and waits until AC input is live
internal controller. In many cases, the VCC of PFC            again. Soft-start manages the turn-on time for smooth
controller is supplied by a independent power source,         operation when it detects AC input is applied again and
like standby power. In this scheme, some mismatch             applies less voltage and current stress on startup.
may exist. For example, when the electric power is
                                                              10. Current Sense: The MOSFET current is sensed
                                                              using an external sensing resistor for over-current
                                                              protection. If the CS pin voltage is higher than 0.8V, the
                                                              over-current protection comparator generates a
                                                              protection signal. An internal RC filter of 40k and 8pF
                                                              is included to filter switching noise.

                                                              11. Gate Driver Output: FAN7930C contains a single
                                                              totem-pole output stage designed for a direct drive of
                                                              the power MOSFET. The drive output is capable of up
                                                              to +500/-800mA peak current with a typical rise and fall
                                                              time of 50ns with 1nF load. The output voltage is
                                                              clamped to 13V to protect the MOSFET gate even if the
                                                              VCC voltage is higher than 13V.

                                                          VOUT
                                                           VIN

                                                                                         Though VIN is
                                                                                  eliminated, operation of
                                                                                  controller is normal due

                                                                                     to the large bypass
                                                                                           capacitor.

                                                          VAUX

                                                          MOSFET gate          DMAX          DMIN
                                                                              fMIN   fMIN
                                                                                     VIN Absence Detected
                                                          NewVCOMP

                                                              IDS                                           Smooth

                                                                                                            Soft-Start

                                                              FAN7930 Rev.00                                            t

Figure 42. Operation without VIN Absent Circuit                    Figure 43. Operation with VIN Absent Circuit

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FAN7930C � Rev. 1.0.0                                     16
PCB Layout Guide                                                                                                                 FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

PFC block normally handles high switching current and              5. A stabilizing capacitor for VCC is recommended as
the voltage low energy signal path can be affected by                    close as possible to the VCC and ground pins. If it is
the high energy path. Cautious PCB layout is mandatory                   difficult, place the SMD capacitor as close to the
for stable operation.                                                    corresponding pins as possible.

1. The gate drive path should be as short as possible.                     Figure 44. Recommended PCB Layout
      The closed-loop that runs from the gate driver,
      MOSFET gate, and MOSFET source to ground of
      PFC controller should be as close as possible. This
      is also crossing point between power ground and
      signal ground. Power ground path from the bridge
      diode to the output bulk capacitor should be short
      and wide. The sharing position between power
      ground and signal ground should be only at one
      position to avoid ground loop noise. Signal path of
      PFC controller should be short and wide for
      external components to contact.

2. PFC output voltage sensing resistor is normally
      high to reduce current consumption. This path can
      be affected by external noise. To reduce noise
      potential at the INV pin, a shorter path for output
      sensing is recommended. If a shorter path is not
      possible, place some dividing resistors between
      PFC output and the INV pin -- closer to the INV pin
      is better. Relative high voltage close to the INV pin
      can be helpful.

3. ZCD path is recommended close to auxiliary
      winding from boost inductor and to the ZCD pin. If
      that is difficult, place a small capacitor (below 50pF)
      to reduce noise.

4. The switching current sense path should not share
      with another path to avoid interference. Some
      additional components may be needed to reduce
      the noise level applied to the CS pin.

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FAN7930C � Rev. 1.0.0                                          17
Typical Application Circuit                                                                                                                                                                         FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

     Application                             Device                                   Input Voltage                                Rated Output                     Output Voltage
LCD TV Power Supply                         FAN7930C                                      Range                                         Power                          (Maximum
                                                                                                                                                                        Current)
                                                                                         90-265VAC                                       195W
                                                                                                                                                                       390V (0.5A)

Features
Average efficiency of 25%, 50%, 75%, and 100% load conditions is higher than 95% at universal input.
Power factor at rated load is higher than 0.98 at universal input.
Total Harmonic Distortion (THD) at rated load is lower than 15% at universal input.

Key Design Notes

When auxiliary VCC supply is not available, VCC power can be supplied through Zero Current Detect (ZCD)

      winding. The power consumption of R103 is quite high, so its power rating needs checking.

Because the input bias current of INV pin is almost zero, output voltage sensing resistors (R112~R115) should

      be as high as possible. However, too-high resistance makes the node susceptible to noise. Resistor values need
      to strike a balance between power consumption and noise immunity.

Quick-charge diode D106 can be eliminated. Without D106, system operation is normal due to the controller's

      highly reliable protection features.

1. Schematic

                                                                                      Optional

                                                                                        D106
                                                                                      600V 3A

                                                                                                           230mH,                                D105               DC OUTPUT
                                                                                                             49:6                              600V 8A

BD101,                       C1030,68m                                                                                       LP101,EER3124N  Q101
600V,15A                   F,630Vdc                                                                                                           FCPF
                                                                                       R103,                  VAUX                            20N60                    R112 R113 R114
                                                                          D101,1N474  10k,1W                                                                        3.9M 3.9M 3.9M
                                                                       6
                                                                                      C104,                                        R109
                                                              R104,                   12nF                                          47
                                                           30k
                                                                                       D102,
                                               R102,                                  UF4004
                                            330k
                                                                                                    FAN7930C
                    TH101                                                                                           R108 D103,1N414                                                       C111
                 ,5D15                                                                8 VCC Out 7                                        8                                             220mF, 450V
C102,                                                                                                                         4.7
680nF
                                                                                      5 ZC                 CS 4

                                                                                      3  D
                                                                                         Com

                                                                                      2             p   INV 1
                                                                                                C109RD
                                                                                             ,47n
                                                                                                    Y GND                                                    R111
                                                                                          F                                                               0.08, 5W
                                                                                    R107 C108,          6           R110,10k                                                    R115
                                                                                 ,10k 220nF                                                         C112,470p                75k
C114 C115                                                                                                                                       F
                                            C105, 100nF                                                                                                                C110,1n
,2.2n ,2.2n                            C107                                                                                                 D104,1N414              F
                                    ,33m                                                                                                 8
F             F                  F

                    LF101
                 ,23mH

                 C101,
                 220nF

R101,1M-
     J

                                                      VCC for another power stage

                 ZNR101
                 ,10D471

      FS101,
   250V,5

A

                                         Circuit for VCC. If external VCC is used, this circuit is not needed.
                                         Circuit for VCC for another power stage thus components structure and values may vary.

� 2010 Fairchild Semiconductor Corporation  Figure 45. Demonstration Circuit                                                                                        www.fairchildsemi.com
FAN7930C � Rev. 1.0.0
                                                                          18
2. Transformer                                                                                                               FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

                                            Figure 46. Transformer Schematic Diagram

3. Winding Specification

Position               No    Pin (S  F)                  Wire      Turns    Winding                Barrier Tape
                                                                            Method            TOP BOT Ts

                       Np    9, 10  7, 8             0.1�50        49       Solenoid Winding                              1
                                                                            Solenoid Winding
Bottom                 Insulation: Polyester Tape t = 0.025mm, 3 Layers
  Top
                       NAUX                 24           0.3             6

                       Insulation: Polyester Tape t = 0.025mm, 4 Layers

4. Electrical Characteristics

                                                Pin                      Specification         Remark
                                                                           230H �7%           100kHz, 1V
Inductance                                  9, 10  7, 8

5. Core & Bobbin

Core: EER3124, Samhwa (PL-7) (Ae=97.9mm2)
Bobbin: EER3124

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FAN7930C � Rev. 1.0.0                                          19
6. Bill of Materials                                                                                               FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

     Part #                Value                     Note           Part #  Value               Note
                              Resister                               Q101
      R101                   1M                        1W             D101  Switch
      R102                                            1/2W            D102
      R103                  330k                       1W             D103  FCPF20N60 20A, 600V, SuperFET
      R104                   10k                                      D104
                                                      1/4W            D105           Diode
      R107                   30k                                      D106
      R108                                            1/4W                  1N4746         1W, 18V, Zener Diode
      R109                   10k                      1/4W           IC101
                            4.7k                      1/4W                  UF4004    1A, 400V Glass Passivated
      R110                                                           FS101              High-Efficiency Rectifier
                             47k                      1/4W           TH101
      R111                                                           BD101  1N4148 1A, 100V Small-Signal Diode
R112, 113, 114               10k                       5W            LF101
                                                      1/4W                  1N4148 1A, 100V Small-Signal Diode
      R115                 0.80k                      1/4W             T1
                            3.9k                                    ZNR101            8A, 600V, General-Purpose
      C101                   75k                Box Capacitor                                      Rectifier
      C102                   Capacitor          Box Capacitor
      C103             220nF/275VAC             Box Capacitor                         3A, 600V, General-Purpose
      C104             680nF/275VAC          Ceramic Capacitor                                     Rectifier
      C105             0.68�F/630V                SMD (1206)
      C107                12nF/50V          Electrolytic Capacitor          FAN7930C        CRM PFC Controller
      C108               100nF/50V           Ceramic Capacitor
      C109                33�F/50V           Ceramic Capacitor                        Fuse
      C110               220nF/50V           Ceramic Capacitor
      C112                47nF/50V           Ceramic Capacitor              5A/250V
      C111                1nF/50V           Electrolytic Capacitor
      C114                47nF/50V              Box Capacitor                         NTC
      C115              220�F/450V              Box Capacitor
                        2.2nF/450V                                          5D-15
                        2.2nF/450V                                                Bridge Diode

                                                                                                15A, 600V

                                                                                   Line Filter

                                                                            23mH

                                                                            Transformer

                                                                            EER3124             Ae=97.9mm2

                                                                                      ZNR

                                                                            10D471

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FAN7930C � Rev. 1.0.0                       20
Physical Dimensions                                                                                                                              FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

                          5.00                          A                                  0.65
                          4.80                                                                      5.60
                                                  5
                           3.81
                                                                B
                       8

6.20                                                                     1.75

5.80                                                 4.00

                                                     3.80

PIN ONE                1                    4

INDICATOR                                   1.27
                                                  0.25
(0.33)                                                             CB A                        1.27

                0.25                                                     LAND PATTERN RECOMMENDATION
                0.10                                                                    SEE DETAIL A

1.75 MAX                                                                                   0.25

                                                  C                                        0.19

                                            0.51     0.10 C

                                            0.33                                 OPTION A - BEVEL EDGE

                                            0.50  x 45�                       OPTION B - NO BEVEL EDGE
                                            0.25
    R0.10                                                              NOTES: UNLESS OTHERWISE SPECIFIED
                                                  GAGE PLANE             A) THIS PACKAGE CONFORMS TO JEDEC
R0.10                                                                        MS-012, VARIATION AA, ISSUE C,
                                                     0.36                B) ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS.
8�                                                                       C) DIMENSIONS DO NOT INCLUDE MOLD
0�                                        SEATING PLANE                      FLASH OR BURRS.
                                                                         D) LANDPATTERN STANDARD: SOIC127P600X175-8M.
0.90                            (1.04)                                  E) DRAWING FILENAME: M08AREV13
0.40
                          DETAIL A

                             SCALE: 2:1

                                            Figure 47. 8-Lead Small Outline Package (SOP)

Package drawings are provided as a service to customers considering Fairchild components. Drawings may change in any manner
without notice. Please note the revision and/or date on the drawing and contact a Fairchild Semiconductor representative to verify or
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FAN7930C � Rev. 1.0.0                                              21
                                                FAN7930C -- Critical Conduction Mode PFC Controller

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FAN7930C � Rev. 1.0.0                       22
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